華文網

德奧科學家成功實現20個量子比特糾纏

德國與奧地利科學家成功在一串20個單原子中實現量子糾纏

糾纏對於21世紀的新量子技術而言至關重要。德國與奧地利研究團隊已經成功實現迄今為止最大的單個可控系統糾纏量子寄存器,其中包含總共20個量子比特。

從極其精確的感測器到通用量子電腦,新量子技術需要大量量子比特,以實現量子物理的優勢。因此,全世界的物理學家都在努力實現更多量子比特的糾纏系統。2011年,物理學家第一次將14個可定址的量子比特糾纏在一起,

從而實現當時最大的完全糾纏量子寄存器。現在,由奧地利科學院量子光學和量子資訊研究所(IQOQI)的Ben Lanyon和Rainer Blatt,以及來自德國烏爾姆大學和量子光學和量子資訊研究所的科學家在20個量子比特系統中實現了受控多粒子糾纏。研究人員成功在三個,四個和五個量子比特的所有相鄰組之間檢測真正的多粒子糾纏。

真正的多粒子糾纏

物理上,糾纏的粒子不能被描述為具有確定狀態的單個粒子,

而只能作為一個完整的系統。當涉及大量的粒子時,理解糾纏是特別困難的。在這裡,必須區分單個粒子的纏結和真正的多粒子糾纏。這只能被理解為涉及所有粒子的整個系統的特性,並且不能由被糾纏的子系統的組合來解釋。

在因斯布魯克的量子光學和量子資訊研究所,物理學家組利用鐳射在離子阱實驗中纏繞20個鈣原子,

並觀察了該系統中多粒子糾纏的動態傳播。Lanyon說:“粒子首先是成對纏繞的,利用維也納和烏爾姆同事提出的新方法,我們可以證明糾纏對所有相鄰粒子三聯體,大多數四聯體和幾個五聯體的進一步傳播作用。”

向應用程式邁進了一大步

科學家Nicolai Friis解釋說:“有許多量子系統,例如超冷氣體,其中大量粒子之間的糾纏已被檢測到。但是,新的實驗方法能夠單獨解決和讀出每一個量子位。

因此它適用於量子類比或量子資訊處理等實際應用。我們的中期目標是50個粒子 ,這可以幫助我們解決目前最好的超級電腦仍然無法完成的問題。”